การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ - สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ
 
สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน  เมนู 20
เล่มที่ ๒๐
เรื่องที่ ๑ ศาสนา และระบบความเชื่อในประเทศไทย
เรื่องที่ ๒ ความสัมพันธ์ทางวัฒนธรรมกับต่างประเทศ
เรื่องที่ ๓ จิตรกรรมไทยแบบประเพณี
เรื่องที่ ๔ เสียง และมลภาวะทางเสียง
เรื่องที่ ๕ เลเซอร์
เรื่องที่ ๖ เซลล์แสงอาทิตย์
เรื่องที่ ๗ อัญมณี
เรื่องที่ ๘ เวชศาสตร์การบิน
เรื่องที่ ๙ ภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่อง หรือโรคเอดส์
เรื่องที่ ๑๐ การปลูกถ่ายอวัยวะ
รายชื่อผู้เขียน

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๒๐ / เรื่องที่ ๖ เซลล์แสงอาทิตย์ / การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์

 การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์
การดึงผลึกซิลิคอนจากของเหลวแบบ Czochalski
การดึงผลึกซิลิคอนจากของเหลวแบบ Czochalski

เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน บนฐานแก้วที่โปร่งแสง
เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอน บนฐานแก้วที่โปร่งแสง
การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์

การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนเริ่มต้นจากการปลูกผลึกซิลิคอนก่อน โดยนำซิลิคอนที่ถลุงแล้ว มาเป็นวัตถุดิบ เพื่อหลอมละลายเป็นของเหลวที่อุณหภูมิ ๑๔๐๐ องศาเซลเซียส แล้วจึงดึงผลึกจากของเหลว โดยการลดอุณหภูมิอย่างช้าๆ จนได้แท่งซิลิคอน ซึ่งเป็นของแข็ง แล้วจึงนำมาตัดเป็นแว่นๆ

เมื่อได้แว่นผลึกซิลิคอนแล้ว จึงนำมาแพร่ซึมด้วยสารเจือปนต่างๆ เพื่อสร้างหัวต่อพีเอ็นภายในเตาแพร่ซึม ที่มีอุณหภูมิสูงประมาณ ๙๐๐ องศา - ๑๐๐๐ องศาเซลเซียส ก่อนที่จะนำไปทำชั้นต้านการสะท้อนแสงด้วยเตาออกซิเดชั่น ที่มีอุณหภูมิสูงเช่นเดียวกัน ขั้นตอนสุดท้าย จึงได้แก่ การทำขั้วไฟฟ้าสองด้าน ด้วยการฉาบไอโลหะภายใต้สุญญากาศ

เมื่อสร้างเซลล์แสงอาทิตย์เสร็จเรียบร้อยแล้ว จะต้องนำไปทดสอบประสิทธิภาพ ด้วยแสงอาทิตย์เทียม และวัดหาลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าต่อไป

นอกจากเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากผลึกซิลิคอนแล้ว เรายังสามารถประดิษฐ์สร้างเซลล์แสงอาทิตย์จากอะมอร์ฟัสซิลิคอน ซึ่งมีลักษณะเป็นฟิล์มบางได้อีกด้วย อะมอร์ฟัสซิลิคอนจะเตรียมได้จากการแยกสลายก๊าซไซเลน (Silane Gas : SiH(,๔)) ให้เป็นอะมอร์ฟัสซิลิคอน แล้วฉาบบนฐานแล้ว หรือสเตนเลสสตีล ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้ โปร่งแสง หรือโค้งงอได้ จึงมีการประยุกต์ที่แตกต่างไปจากเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำจากผลึกซิลิคอน

อุปกรณ์ที่ใช้แยกสลายก๊าซไซเลนนี้ ได้แก่ เครื่อง Plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) โดยผ่านก๊าซไซเลนเข้าไปในครอบแก้ว ที่มีขั้วไฟฟ้าสำหรับความถี่สูง ไฟฟ้าความถี่สูง (3MHz) จะทำให้ก๊าซแยกสลาย เกิดสภาพเป็นพลาสมาขึ้น อะตอมของซิลิคอน ที่เป็นผลิตผลจากการแยกสลายก๊าซไซเลน จะตกลงบนฐานแก้ว หรือสเตนเลสสตีล ที่วางอยู่ภายในครอบแก้วนั้น เกิดเป็นฟิล์มบางของอะมอร์ฟัสซิลิคอน ที่หนาเพียงไม่เกิน ๑ ไมครอน (๑ ใน ๑,๐๐๐ ของ มิลลิเมตร)

ในขณะที่แยกสลายก๊าซไซเลนนั้น จะมีการผสมก๊าซฟอสฟีน และก๊าซไดโบเรนเข้าไปด้วย เพื่อเป็นสารเจือปน จึงสามารถสร้างหัวต่อพีเอ็นหรือ พี - ไอ - เอ็น ได้เช่นเดียวกับผลึกซิลิคอน เพื่อใช้เป็นโครงสร้างของเซลล์แสงอาทิตย์ ส่วนขั้วไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดอะมอร์ฟัสซิลิคอนนี้ มักใช้ขั้วไฟฟ้าโปร่งแสงที่ทำจาก ITO (Indium Tin Oxide) จึงทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดนี้ดูเรียบง่าย

ส่วนเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดแกลเลียมอาร์เซไนด์นั้น เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูง และราคาแพง เนื่องจากวัดสุแกลเลียมอาร์เซไนด์ มีราคาแพง และใช้เครื่องมือในการสร้าง ที่สลับซับซ้อน ได้แก่ เตาปลูกชั้นผลึกจากสถานะของเหลว (LPE : Liquid Phase epitaxy) และเครื่องปลูกชั้นผลึก ด้วยลำโมเลกุล (MBE : Molecular Beam Epitaxy) ซึ่งใช้ในการปลูกชั้นผลึก ที่เป็นหัวต่อพีเอ็นเช่นเดียวกับเทคนิคอื่นๆ
หัวข้อก่อนหน้า หัวข้อถัดไป